Neie Standard fir gréng Wasserstoff Technologie vun Rice University Ingenieuren gesat.
Rice University Ingenieuren kënnen dréien Sonneliicht an Waasserstoff mat Rekord Effizienz Merci un engem Apparat datt nächst Generatioun kombinéiert halogenide perovskite semiconductors* mat electrocatalysts an engem eenzegen, haltbar, kosteneffektiv an skalierbaren Apparat.
Entspriechend zu enger Etude publizéiert an Nature Communications, huet den Apparat eng 20.8% Solar-zu-Waasserstoff Konversiounseffizienz erreecht.
Déi nei Technologie ass e wesentleche Schrëtt no vir fir propper Energie a kéint als Plattform fir eng breet Palette vu chemesche Reaktiounen déngen, déi Solar-Ernte Stroum benotzen fir ze konvertéieren feedstocks an Brennstoffer.
De Labo vum chemeschen a biomolekulare Ingenieur Aditya Mohite den integréierte Photoreaktor gebaut mat enger Antikorrosiounsbarriär déi den Halbleiter vu Waasser isoléiert ouni den Transfer vun Elektronen ze behënneren.
"Sonneliicht als Energiequell ze benotzen fir Chemikalien ze fabrizéieren ass eng vun de gréisste Hürden fir eng propper Energiewirtschaft", sot den Austin Fehr, e chemeschen a biomolekulare Ingenieur Doktorand an ee vun den Haaptautoren vun der Studie.
"Eist Zil ass et wirtschaftlech machbar Plattformen ze bauen déi Solar-ofgeleet Brennstoffer generéiere kënnen. Hei hu mir e System entworf deen d'Liicht absorbéiert an d'elektrochemesch komplett mécht Waasser opzedeelen Chimie op senger Uewerfläch."
Den Apparat ass bekannt als eng photoelektrochemesch Zell well d'Absorptioun vum Liicht, seng Konversioun an Elektrizitéit an d'Benotzung vum Stroum fir eng chemesch Reaktioun ze kreéieren all am selwechten Apparat geschitt. Bis elo ass d'Benotzung vun photoelektrochemescher Technologie fir gréng Waasserstoff ze produzéieren duerch niddereg Effizienz an déi héich Käschte vun Halbleiteren behënnert.
"All Geräter vun dësem Typ produzéiere gréng Waasserstoff mat nëmme Sonneliicht a Waasser, awer eis ass aussergewéinlech, well et Rekord-Effizienz huet an et benotzt en Hallefleit dee ganz bëlleg ass", sot de Fehr.
d' Mohite Labo a seng Kollaborateuren hunn den Apparat erstallt andeems se hiren héich kompetitiv Solarzelle an e Reakter deen d'Ernteenergie benotze kéint fir Waasser a Sauerstoff a Waasserstoff opzedeelen.
D'Erausfuerderung, déi se hu missen iwwerwannen, war datt Halogenidperovskite* extrem onbestänneg am Waasser sinn a Beschichtungen, déi benotzt gi fir d'Halbleiter ze isoléieren, hunn entweder hir Funktioun gestéiert oder se beschiedegt.
"An de leschten zwee Joer si mir zréck an zréck gaang fir verschidde Materialien an Techniken ze probéieren," sot Michael Wong, e Rice chemeschen Ingenieur a Co-Autor op der Studie.
No laange Verspriechen net dat gewënschte Resultat bruecht hunn, sinn d'Fuerscher endlech op eng gewonnen Léisung fonnt.
"Eis Schlësselinspektioun war datt Dir zwou Schichten op d'Barriär braucht, eng fir d'Waasser ze blockéieren an eng fir e gudden elektresche Kontakt tëscht de Perovskite Schichten an der Schutzschicht ze maachen", sot de Fehr.
"Eis Resultater sinn déi héchst Effizienz fir photoelektrochemesch Zellen ouni Solarkonzentratioun, an déi bescht allgemeng fir déi, déi Halogenidperovskit Halbleiter benotzen.
"Et ass eng éischt fir e Feld, dat historesch vun prohibitiv deier Hallefleit dominéiert gouf, a kann e Wee fir kommerziell Machbarkeet fir dës Zort Apparat fir d'éischte Kéier duerstellen," sot de Fehr.
D'Fuerscher hunn gewisen datt hir Barrière-Design fir verschidde Reaktiounen a mat verschiddene Hallefleit geschafft huet, wat et iwwer vill Systemer applicabel mécht.
"Mir hoffen, datt esou Systemer als Plattform déngen fir eng breet Palette vun Elektronen op Brennstoffformende Reaktiounen ze fueren mat reichend Fudder mat nëmmen Sonneliicht als Energieinput", sot Mohite.
"Mat weider Verbesserunge fir Stabilitéit a Skala, kann dës Technologie d'Waasserstoffwirtschaft opmaachen an d'Art a Weis wéi d'Mënsche Saachen aus fossille Brennstoff zu Solarbrennstoff maachen", huet de Fehr derbäigesat.
Perovskite - Dëst Mineral huet eng méi héich Konduktivitéit wéi Silizium an ass manner fragil. Et ass och vill méi reichend op der Äerd. An de leschte Jorzéngt hunn bedeitend Efforten zu spektakulären Entwécklungen gefouert, awer seng Adoptioun an zukünfteg Optoelektronik bleift eng Erausfuerderung.
Perovskite Photovoltaikzellen sinn nach ëmmer onbestänneg a ginn ze fréi Alterung. Ausserdeem enthalen se Bläi, e Material dat ganz schiedlech ass fir d'Ëmwelt an d'Gesondheet vun de Mënschen. Aus dëse Grënn kënnen d'Panelen net vermaart ginn.
Halogenéiert Hybrid Perovskite sinn eng Klass vu Hallefleitmaterialien, déi an de leschte Joeren de Fokus vun der spezieller Fuerschung waren fir hir bemierkenswäert fotoelektresch Eegeschaften an hir Uwendungen an Photovoltaiksystemer.
